Bộ não của con người thường tiêu thụ năng lượng gấp 10 lần so với phần còn lại của cơ thể, ngay cả khi chúng ta nghỉ ngơi, nó cũng đã tiêu hao 20% năng lượng cần thiết để duy trì hoạt động của cơ thể.
Dựa trên các nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng có những túi nhỏ được coi là chứa các thông điệp được truyền giữa các tế bào não liên tục tiêu hao năng lượng và chứng tỏ bộ não của chúng ta đang hoạt động. Tác giả nghiên cứu Timothy Ryan cho rằng: "Bộ não được coi là một cơ quan rất tốn kém để vận hành".
Những nghiên cứu trước đây cho rằng việc hút năng lượng này có liên quan đến một thực tế là não hoạt động như một dạng thiết bị sử dụng điện, tức là giữa các tế bào thần kinh liên tục tạo ra các tín hiệu điện phục vụ cho mục đích giao tiếp, quá trình này có thể đốt cháy một lượng lớn phân tử năng lượng được gọi là Adenosin triphosphat [ATP]. Tuy nhiên, những nghiên cứu lâm sàng trong vài thập kỷ gần đây cho thấy ngay cả ở những người ở trạng thái hôn mê, tức là bị "chết não", vẫn tiêu thụ một lượng lớn năng lượng, tất nhiên là so với những người bình thường thì phần năng lượng này đã giảm đáng kể. Vì vậy, các nhà khoa học thần kinh đã phải đặt ra một câu hỏi hóc búa: điều gì sẽ xảy ra nếu hoạt động điện trong não không dùng hết năng lượng?
Trong những năm gần đây, nhóm nghiên cứu của Timothy Ryan đã nghiên cứu về các điểm nối trong não bộ được gọi là khớp thần kinh, đó là nơi các tế bào thần kinh gặp nhau, giao tiếp bằng cách phóng ra các túi nhỏ chứa dịch gọi là chất dẫn truyền thần kinh. Trước đây, họ cũng chỉ ra rằng các khớp thần kinh khi hoạt động thường tiêu tốn nhiều năng lượng. Trong các nghiên cứu mới nhất, nhóm đã thử vô hiệu hóa các khớp thần kinh này của chuột trong phòng thí nghiệm bằng độc tố và sau đó thử đo nồng độ ATP bên trong các khớp thần kinh, rất bất ngờ là các khớp thần kinh này tiêu thụ rất nhiều năng lượng ngay cả khi các tế bào thần kinh không hoạt động.
Để tìm hiểu lý do, nhóm nghiên cứu đã vô hiệu hóa bộ phận "máy bơm" trên bề mặt của các túi dịch nhỏ với chức năng di chuyển các chất dẫn truyền thần kinh cũng như sự vào ra của các phân tử để thử xem kết quả sẽ ra sao nếu các khớp thần kinh bị thiếu nhiên liệu. Sau đó, họ đã chụp ảnh các khớp thần kinh bằng kính hiển vi huỳnh quang để đo lượng ATP mà khớp thần kinh đã đốt cháy.
Kết quả cho thấy có khoảng 44% năng lượng được các "máy bơm proton" trên các túi dịch của tế bào não truyền cho các khớp thần kinh ngay khi các khớp thần kinh nghỉ ngơi. Đào sâu hơn vào các thử nghiệm, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện rằng "máy bơm" phải tiếp tục hoạt động và tiêu hao các phần tử ATP bởi các túi dịch não luôn bị rò rỉ proton.
Nhóm nghiên cứu tiếp tục thay thế bằng một loại "máy bơm" khác trên bề mặt của các túi dịch nhỏ này, chúng được thay đổi hình dạng để mang các chất dẫn truyền thần kinh vào bên trong, sau đó lấy một proton từ bên trong túi, đổi hình dạng một lần nữa và đẩy proton ra khỏi túi dịch. Để thực hiện được quá trình này, các túi dịch phải có nồng độ proton bên trong cao hơn so với môi trường xung quanh nó. Tuy nhiên, ngay cả khi các túi đã chứa đầy chất dẫn truyền thần kinh, các protein vận chuyển vẫn tiếp tục thay đổi hình dạng. Mặc dù chúng không đưa chất dẫn truyền vào túi nhưng vẫn tiếp tục phun ra các proton, đòi hỏi "máy bơm proton" phải hoạt động không ngừng để nạp đầy nguồn chứa proton của túi.
Ryan nói rằng "chúng tôi đã phát hiện rằng dù sự rò rỉ từ các túi dịch là rất nhỏ, nhưng hãy tưởng tượng khi bạn cộng hàng nghìn tỷ lần rò rỉ với nhau, đó là một khoản "chi phí" không hề nhỏ ngay cả khi não không hoạt động."
Các nghiên cứu được thực hiện trên các tế bào thần kinh của chuột với các dụng cụ máy móc liên quan được bảo quản tốt, cho nên những phát hiện này rất có thể cũng đúng trên não người. Chưa rõ tại sao bộ não chúng ta lại có sự rò rỉ năng lượng như vậy, tuy nhiên khả năng thay đổi hình dạng được xem như một sự đánh đổi để các túi dịch này có thể nhanh chóng thu nạp các chất dẫn truyền thần kinh.
Ryan và nhóm của ông hy vọng cũng hy vọng rằng những phát hiện này sẽ cung cấp thêm những hiểu biết về não người, hiểu rõ hơn tại sao não rất dễ bị tổn thương khi nguồn cung năng lượng của nó bị gián đoạn hoặc suy yếu, đồng thời giúp tạo ra các biện pháp để điều trị các căn bệnh về não, chẳng hạn như Parkinson.
Bạn đã làm gì với ngày chủ nhật của mình? Nằm ườn, ăn, ngủ và xem tivi. Nhưng đó là một câu chuyện khác hẳn vào thứ hai, khi chúng ta phải trở lại trường học hoặc công sở, vùi đầu vào bài tập toán hoặc các công việc đòi hỏi sự sáng tạo và tập trung cao độ.
Vậy thì trong ngày thứ hai, bạn có đốt cháy nhiều calo hơn hôm chủ nhật hay không? "Câu trả lời cơ bản là có", Ewan McNay, phó giáo sư tâm lý học và khoa học thần kinh tại Đại học Albany cho biết. Suy nghĩ đốt calo.
Suy nghĩ đốt calo, liệu bạn có thể làm toán để giảm cân hay không?
Não bộ: Nặng bằng 2% cơ thể nhưng tiêu tốn tới 20% năng lượng
Não bộ sử dụng năng lượng calo đến từ đường, chính xác là glucose khi nó làm việc. Trong lúc bạn đang đọc bài viết này, calo cũng đang cháy ngùn ngụt trong đầu bạn.
"Tính theo việc sử dụng năng lượng, não là bộ phận tiêu tốn nhất mà chúng ta mang theo trên người", Tiến sĩ Marcus Raichle, một giáo sư y khoa nổi tiếng tại Trường Y Đại học Washington cho biết
Nghiên cứu của ông cho thấy một sự thật ngạc nhiên, rằng bộ não chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể, nhưng nó tiêu tốn tới 20% mức năng lượng mà bạn sử dụng. Trong so sánh, việc tiêu hóa thức ăn chỉ chiếm 8-15% năng lượng tổng thể. Phần lớn calo còn lại được sử dụng để giữ ấm cơ thể, và không một cơ quan riêng lẻ nào tiêu tốn nhiều calo hơn não bộ.
Tính ra, trong một ngày bình thường, một người có thể phải tốn trung bình 320 kcal chỉ để suy nghĩ. Và khi bạn càng phải suy nghĩ nhiều hơn hoặc suy nghĩ phức tạp hơn, sẽ có càng nhiều glucose được đốt cháy.
Nguyên lý cũng đơn giản và dễ hiểu. Hãy tưởng tượng bộ não giống như cơ bắp. Trong khi từng cơ bắp điều khiển hoạt động của các bộ phận khác nhau trên cơ thể, từng phần não bộ cũng chịu trách nhiệm cho những nhiệm vụ khác nhau.
Chẳng hạn như có phần não bộ giúp bạn ghi nhớ, có phần giúp bạn học kỹ năng mới, có phần giúp bạn học toán còn có phần giúp bạn cảm nhận nghệ thuật…
Và cũng giống với việc bạn luyện tập cơ bắp – tập tạ tay thì cơ tay sẽ đốt nhiều calo hơn giúp bạn, tập đạp xe thì chân sẽ đốt nhiều calo hơn – từng nhiệm vụ suy nghĩ cũng sử dụng những phần não khác nhau.
Nghiên cứu chỉ ra, trong một nhiệm vụ ghi nhớ phức tạp, các bộ phận của bộ não liên quan đến sự hình thành trí nhớ sẽ tiêu thụ nhiều năng lượng hơn, nhưng các vùng não khác thì không.
"Trong thực tế, bạn sẽ đốt cháy nhiều năng lượng hơn khi tham gia vào một nhiệm vụ nhận thức khó khăn, so với việc thư giãn và xem một vở Opera hay làm bất cứ điều gì đại loại như vậy", phó giáo sư McNay cho biết.
Tiến sĩ Marcus Raichle cũng đồng ý: "Nếu chúng tôi đưa bạn vào máy quét và xem xét những gì xảy ra trong não, khi bạn đứng xem TV hoặc giải trò chơi ô chữ, hoạt động của bộ não sẽ thay đổi khi chúng tôi yêu cầu bạn làm một nhiệm vụ khắt khe, và khi đó não sẽ sử dụng nhiều năng lượng hơn".
Não sử dụng nhiều năng lượng hơn khi phải suy nghĩ
Vậy ngồi một chỗ "vắt óc" có giúp bạn giảm cân?
Câu trả lời đáng tiếc là "Không". Trong khi chiếm một tỷ phần năng lượng tiêu thụ khá lớn trong cơ thể, sự khác biệt giữa lượng calo đốt cháy trong các nhiệm vụ tinh thần khác nhau là không đáng kể, phó giáo sư McNay cho biết.
Đó là bởi vì, phần lớn năng lượng tiêu thụ đã được bộ não dùng để duy trì sự tỉnh táo của bạn, theo dõi môi trường xung quanh để thu thập thông tin từ các giác quan, quản lý các hoạt động "nội tại" vô điều kiện khác trong cơ thể [ví dụ như phát hành hooc-môn], và bạn không thể tác động được vào đó.
Các suy nghĩ chỉ tiêu tốn một tỷ phần năng lượng nhỏ. Mà theo tiến sĩ Raichle chúng chỉ tạo ra sự khác biệt cỡ 5%. Điều đó nghĩa là một người làm việc trí óc căng thẳng trong cả ngày, ví dụ làm toán, sẽ chỉ đốt cháy nhiều hơn khoảng 100 kcal so với nằm xem TV.
Muốn não bộ đốt cháy nhiều calo hơn nữa, bạn phải tham gia vào các hoạt động học tập sử dụng nhiều giác quan, chẳng hạn như tập đàn piano. Nhưng ngay cả khi tập piano 8 tiếng/ngày, bạn cũng sẽ chỉ đốt cháy được nhiều hơn 200 kcal so với việc ngồi không và thư giãn.
Hãy tưởng tượng suy nghĩ trong não giống như chiếc cốc nhựa dùng 1 lần. Để dập được một chiếc cốc như vậy chẳng tốn kém là bao, nhưng trước đó bạn phải chạy cả một dây chuyền sản xuất đã, và chính dây chuyền đó mới là thứ tốn điện.
Một người làm toán cả ngày chỉ đốt cháy nhiều hơn khoảng 100 kcal so với nằm xem TV
Và cứ cho là bạn có thể đốt cháy nhiều calo hơn mỗi ngày nhờ vào việc vắt óc suy nghĩ, trợn trừng mắt, vành tai, vành mũi để các giác quan làm việc hết công suất. Khi lượng glucose trong cơ thể đi xuống, các hiệu ứng đốt calo của não sẽ sụt giảm.
Không giống như các bộ phận khác trong cơ thể - sử dụng được cả năng lượng từ chất béo – não bộ chỉ hoạt động với glucose. Khi hết glucose, nó sẽ đi vào trạng thái hoạt động kém hiệu quả và đốt ít calo hơn, đó cũng là lý do bạn thấy lờ đờ, thậm chí ngất khi tụt đường huyết.
Để đưa não bộ trở lại trạng thái sung sức, bạn lại phải nạp glucose vào, ăn một chiếc kẹo hoặc một gói bánh chẳng hạn. Và như thế thì bằng hòa, bạn sẽ không thể giảm cân bằng cách khiến não tập thể dục.
Để so sánh, 8 tiếng tập piano tiêu tốn hơn khoảng 200 kcal. Trong khi, bạn chỉ phải bỏ ra 20 phút chạy bộ để đốt cháy đúng lượng calo đó. Rõ ràng, làm toán hay thậm chí học chơi piano cũng không giúp bạn giảm cân nhanh hơn chạy bộ được.
Về mặt đốt calo mà nói, làm việc chân tay lúc nào cũng vất vả hơn trí óc, mặc dù điều này chưa chắc đúng trên những khía cạnh khác.
1 ngày cần tiêu hao bao nhiêu calo để giảm cân?
Thông thường mỗi ngày bạn cần 1.800-2.000 calo để duy trì thể trạng, còn nếu bạn cần giảm cân thì nên giảm lượng calo hàng ngày xuống khoảng 1.500 calo. Bạn muốn giảm 1kg thì cần đốt cháy hơn 7.700 calo. Thời gian thực hiện chế độ này để đảm bảo sức khỏe một cách tốt nhất là 7-10 ngày.
1 ngày ăn bao nhiêu calo là đủ?
Một phụ nữ trưởng thành có cân nặng trung bình cần ăn khoảng 2.000 calo mỗi ngày để duy trì cân nặng và 1.500 calo mỗi ngày để giảm một pound cân nặng mỗi tuần. Trong khi đó, nam giới trưởng thành có cân nặng trung bình cần 2.500 calo để duy trì hoạt động và 2.000 để giảm một pound trọng lượng mỗi tuần.
Suy nghĩ tiêu thụ bao nhiêu calo?
Tính ra, trong một ngày bình thường, một người có thể phải tốn trung bình 320 kcal chỉ để suy nghĩ. Và khi bạn càng phải suy nghĩ nhiều hơn hoặc suy nghĩ phức tạp hơn, sẽ có càng nhiều glucose được đốt cháy. Nguyên lý cũng đơn giản và dễ hiểu. Hãy tưởng tượng bộ não giống như cơ bắp.
1 ngày không vận động tiêu hao bao nhiêu calo?
Trong khi đó, chất béo hay mỡ là một trong sáu chất dinh dưỡng cần thiết đối để cơ thể khỏe mạnh. Do đó, calo chúng không phải chất béo và cũng không phải mỡ. Một ngày không làm gì tốn bao nhiêu calo? Trung bình một người đốt cháy khoảng 1800 calo mỗi ngày kể cả khi không làm gì cả.